Mischer und Abgasanlage enthaltend einen dergestalten Mischer

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft einen statischen Mischer (6) zum Durchmischen einer Strömung (14) in einer die Strömung (14) führenden Leitung (4), insbesondere einer Abgasanlage (1) einer Brennkraftmaschine (2), mit mehreren Leitschaufeln (9).
Um bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit eine ausreichende Durchmischung und bei hoher Strömungsgeschwindigkeit einen nicht zu großen Durchströmungswiderstand zu erzeugen, sind die Leitschaufeln (9) aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt, derart, dass sie unterhalb einer vorbestimmten Grenztemperatur zumindest eine Niedertemperaturform aufweisen und oberhalb der Grenztemperatur zumindest eine Hochtemperaturform aufweisen, die sich von der Niedertemperaturform durch einen reduzierten Durchströmungswiderstand des Mischers (6) unterscheidet.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen statischen Mischer zum Durchmischen einer Strömung in einer die Strömung führenden Leitung, insbesondere einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einem derartigen Mischer ausgestattete Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.

[0002] In vielen Bereichen der Technik ist es erforderlich, eine mehrphasige Strömung zu homogenisieren. Hierzu kann in einer die Strömung führenden Leitung ein Mischer stationär angeordnet sein, der von der Strömung durchströmt wird und dabei die einzelnen Phasen der Strömung vermischt, was zur gewünschten Homogenisierung führt. Ein derartiger, durchströmter, stationär angeordneter Mischer wird auch als statischer Mischer bezeichnet. Der statische Mischer kann beispielsweise zum Durchmischen einer Strömung verwendet werden, die zwei oder mehr Fluidphasen aufweist. Beispielsweise können zwei verschiedene Gase oder zwei verschiedene Flüssigkeiten zu durchmischen sein. Ebenso ist denkbar, zumindest eine Flüssigphase mit wenigstens einer Gasphase zu durchmischen, wobei gleichzeitig auch eine Verdampfung der Flüssigphase angestrebt sein kann.

[0003] Bei modernen Abgasanlagen kann eine Reduzierung von Stickoxiden mit Hilfe eines SCR-Katalysators in Verbindung mit einem der Abgasströmung zugeführten Reduktionsmittel realisiert werden. Als Reduktionsmittel eignet sich beispielsweise Ammoniak, das bevorzugt in Form einer wässrigen Harnstofflösung dem heißen Abgas in flüssiger Form zugeführt wird. Insbesondere wird die wässrige Harnstofflösung in die Abgasströmung eingedüst. Bis zum SCR-Katalysator soll die eingedüste Harnstofflösung vollständig verdampfen und homogen in der Abgasströmung verteilt sein, um die gewünschte Reduzierung der Stickoxide realisieren zu können. Damit diese Verdampfung und Homogenisierung auf einer möglichst kurzen Wegstrecke realisierbar ist, können statische Mischer zum Einsatz kommen. Der jeweilige statische Mischer ist dann stromab einer Einspritzeinrichtung zum Einbringen des Reduktionsmittels und stromauf des SCR-Katalysators positioniert.

[0004] Eine andere mögliche Anwendung ergibt sich bei der Regeneration von Partikelfiltern, die hierzu auf eine Selbstentzündungstemperatur der angelagerten Partikel erhitzt werden müssen. Zu diesem Zweck kann stromauf des jeweiligen Partikelfilters ein Oxidationskatalysator angeordnet sein, mit dem Kraftstoff exotherm umgesetzt werden kann, der zu diesem Zweck stromauf in das Abgas eingedüst wird. Hierdurch wird das Abgas stark erhitzt, und das Abgas transportiert dann die Wärme zum stromab liegenden Partikelfilter, um diesen zu erhitzen. Auch für diese Anwendung ist eine gute Vermischung und Verdampfung des eingedüsten Kraftstoffs mit dem Abgas von Vorteil.

[0005] Die Verwendung derartiger Mischer in der Abgasanlage ist jedoch problematisch. Um auch bei relativ niedrigen Abgastemperaturen und vergleichsweise kleinen Strömungsgeschwindigkeiten eine ausreichende Homogenisierung erreichen zu können, muss der Mischer eine besonders hohe Effektivität besitzen, die jedoch mit einem vergleichsweise hohen Durchströmungswiderstand einhergeht. Dies führt bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten zu einem beträchtlichen Leistungsabfall der Brennkraftmaschine. Ferner kann es vorteilhaft sein, Leitschaufeln des Mischers so im durchströmbaren Querschnitt anzuordnen, dass er in einer parallel zu Leitungslängsrichtung orientierten Projektion der Leitschaufeln weitgehend abgedeckt ist. Auf diese Weise kann beispielsweise die Gefahr eines Tröpfchendurchschlags bei niedrigen Abgastemperaturen reduziert werden. Eine solche weitgehend "blickdichte" Anordnung der Leitschaufeln führt ebenfalls zu einem hohen Durchströmungswiderstand.

[0006] Aus der DE 10 2008 017 395 A1 ist ein derartiger statischer Mischer zum Durchmischen einer Strömung in einer die Strömung führenden Leitung, insbesondere einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, bekannt, der mehrere Leitschaufeln aufweist, die beim bekannten Mischer aus üblichem Stahlblech hergestellt sind.

[0007] Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen statischen Mischer bzw. für eine damit ausgestattete Abgasanlage eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass der Mischer einerseits eine ausreichende Mischungswirkung auch bei kleineren Strömungsgeschwindigkeiten aufweist, während er andererseits einen reduzierten Durchströmungswiderstand besitzt, insbesondere bei größeren Strömungsgeschwindigkeiten.

[0008] Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0009] Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Leitschaufeln des Mischers aus einer Formgedächtnislegierung herzustellen, und zwar derart, dass sie zumindest eine Niedertemperaturform und zumindest eine Hochtemperaturform aufweisen, die für den Mischer unterschiedliche Durchströmungswiderstände erzeugen. Unterhalb einer vorbestimmten Grenztemperatur weisen die Leitschaufeln eine Niedertemperaturform auf, die einen vergleichsweise großen Durchströmungswiderstand besitzt. Oberhalb der vorbestimmten Grenztemperatur besitzen die Leitschaufeln eine Hochtemperaturform, die einen vergleichsweise niedrigen Durchströmungswiderstand besitzt. Der hohe Durchströmungswiederstand geht bei entsprechender Ausgestaltung der Leitschaufeln mit einer erhöhten Durchmischungseffektivität einher. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass unterhalb der Grenztemperatur eine effektive Durchmischung der Strömung erfolgt. Die Effektivität der Durchmischung ist bei kleinem Durchströmungswiderstand entsprechend reduziert. Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass die Abgastemperatur einerseits mit der Last der Brennkraftmaschine und andererseits aber auch mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine korreliert. Das bedeutet, dass es bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten in der Regel auch zu hohen Abgastemperaturen kommt, während vergleichsweise kalte Abgase regelmäßig nur bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten auftreten. Bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten kann auch ein Mischer mit reduzierter Mischungswirkung eine ausreichende Durchmischung der Strömung realisieren. Gleichzeitig verbessern die hohen Abgastemperaturen die Tröpfchenverdampfung und reduzieren dadurch die Gefahr eines Tröpfchendurchschlags.

[0010] Die Erfindung präsentiert somit einen Mischer, der sich in besonderer Weise für eine Verwendung in einer Abgasanlage eignet, da er bei niedrigen Abgastemperaturen selbsttätig eine Niedertemperaturkonfiguration einnimmt, die eine relativ hohe Mischungseffektivität besitzt, während er bei höheren Abgastemperaturen selbsttätig eine Hochtemperaturkonfiguration einnimmt, die sich durch einen reduzierten Strömungswiderstand auszeichnet. Der in der Niedertemperaturkonfiguration erhöhte Durchströmungswiderstand stört dabei nicht, da niedrige Abgastemperaturen ohnehin regelmäßig nur dann auftreten, wenn von der Brennkraftmaschine nicht die volle Leistung gefordert wird. Eine reduzierte Mischungseffektivität der Hochtemperaturkonfiguration kann ebenfalls in Kauf genommen werden, da dies durch die höheren Strömungsgeschwindigkeiten und höheren Abgastemperaturen hinsichtlich der zu erzielenden Homogenisierung mehr oder weniger kompensiert wird.

[0011] Formgedächtnislegierungen sind allgemein bekannt und können auch als Memory-Metall bezeichnet werden. Im englischen Sprachgebrauch findet sich die Bezeichnung "shape-memory-alloy" bzw. die Abkürzung "SMA".

[0012] Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Formgedächtnislegierung so gewählt sein, dass die Leitschaufeln mit steigender Temperatur ihre Form zunehmend in Richtung abnehmendem Durchströmungswiderstand verändern. Mit anderen Worten, die Leitschaufeln verändern ihre Form proportional zur Temperatur, derart, dass mit zunehmender Temperatur der Durchströmungswiderstand abnimmt.

[0013] Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Formgedächtnislegierung als Zweiformgedächtnislegierung ausgestaltet sein, derart, dass die Leitschaufeln abgesehen von thermischen Dehnungseffekten und abgesehen von Übergangszuständen im Bereich der Grenztemperatur unterhalb der Grenztemperatur nur eine einzige Niedertemperaturform und oberhalb der Grenztemperatur nur eine einzige Hochtemperaturform aufweisen. Mit anderen Worten, die Leitschaufeln besitzen nur die beiden Formen, zwischen denen sie abhängig von der Temperatur quasi digital umschalten. Es ist klar, dass im Bereich der Grenztemperatur transiente Formen auftreten, da ein schlagartiges Umschalten physikalisch nicht möglich ist. Dieser Übergangsbereich ist jedoch im Vergleich zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit quasi analogem Zusammenhang zwischen Temperaturänderung und Formänderung klein und kann beispielsweise einen Temperaturbereich von ± 10% der Grenztemperatur umfassen.

[0014] Es ist klar, dass je nach Ausgestaltung der Formgedächtnislegierung der Übergang zwischen der Ausgestaltung mit analogem Zusammenhang zwischen Temperaturänderung und Formänderung und der Ausgestaltung mit digitalem Zusammenhang zwischen Temperaturänderung und Formänderung fließend sein kann.

[0015] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können die Leitschaufeln zumindest in einem Schaufellängsabschnitt zwischen der Leitungslängsrichtung und einer Schaufellängsrichtung einen Neigungswinkel aufweisen, der in der Niedertemperaturform größer ist als in der Hochtemperaturform. Beispielsweise erstrecken sich die Leitschaufeln in der Niedertemperaturform mit ihrer Schaufellängsrichtung quer, also senkrecht zur Leitungslängsrichtung, während sie in der Hochtemperaturform einen spitzen Winkel mit der Leitungslängsrichtung einschließen. Mit abnehmendem Neigungswinkel reduziert sich der Durchströmungswiderstand.

[0016] Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Leitschaufeln zumindest in einem Schaufellängsabschnitt zwischen der Leitungslängsrichtung und einem quer zur Schaufellängsrichtung verlaufenden Schaufelprofil einen Anstellwinkel aufweisen, der in der Niedertemperaturform größer ist als in der Hochtemperaturform. Je größer der Anstellwinkel, desto größer ist die Strömungsumlenkung am Schaufelprofil und desto größer ist auch der Durchströmungswiderstand des Mischers. Ein minimaler Durchströmungswiderstand des Mischers bzw. Umströmungswiderstand der Leitschaufel ergibt sich dann, wenn der Anstellwinkel den Wert Null einnimmt, so dass sich das Schaufel profil dann parallel zur Leitungslängsrichtung erstreckt. Ein maximaler Durchströmungswiderstand des Mischers bzw. ein maximaler Umströmungswiderstand der Leitschaufel ergibt sich dann, wenn sich das Leitschaufelprofil quer zur Leitungslängsrichtung erstreckt. Zusätzlich oder alternativ können die Leitschaufeln entlang ihrer Schaufellängsrichtung eine Verwindung aufweisen, die in der Hochtemperaturform stärker oder anders ausgeprägt ist als in der Niedertemperaturform. Bei Leitschaufeln, die im montierten Zustand in die strömungsführende Leitung freistehend hineinragen, nimmt im Falle einer Verwindung der Anstellwinkel von außen nach innen ab. Diese Winkeldifferenz zwischen äußerem Anstellwinkel und innerem Anstellwinkel kann in der Niedertemperaturform kleiner sein als in der Hochtemperaturform, bei welcher die Verbindung stärker ausgeprägt ist. Ebenso kann sich beim Wechsel von der Niedertemperaturform zur Hochtemperaturform der Drehsinn der Verwindung umkehren. Auch hierdurch kann der Strömungswiderstand einerseits und die Mischungseffektivität andererseits variiert werden.

[0017] Bei einer anderen Ausführungsform kann der Mischer einen Ringkörper aufweisen, von dem die Leitschaufeln radial nach innen abstehen. Der Ringkörper kann sich im montierten Zustand koaxial zur Leitung erstrecken. Mit Hilfe des Ringkörpers kann der Mischer als separat zur Leitung herstellbares Bauteil konzipiert werden, das in die jeweilige Leitung eingebaut werden kann. Beispielsweise lässt sich der Mischer besonders preiswert herstellen, wenn die Leitschaufeln und der Ringkörper aus einem einzigen Blechteil gebildet sind. Beispielsweise kann aus diesem Blechteil durch Umformung der Mischer aus einem Stück hergestellt werden.

[0018] Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

[0019] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0020] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.

[0021] Es zeigen, jeweils schematisch

Fig. 1

eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit Abgasanlage,

Fig. 2

eine perspektivische Ansicht eines Mischers,

Fig. 3

eine Ansicht einer Leitschaufel quer zu einer Schaufellängsrichtung in einer Niedertemperaturform (a) und in einer Hochtemperaturform (b),

Fig. 4

eine Ansicht der Leitschaufel parallel zur Schaufellängsrichtung in der Niedertemperaturform (a) und in der Hochtemperaturform (b).

[0022] Entsprechend Fig. 1 umfasst eine Abgasanlage 1, mit deren Hilfe Abgase einer Brennkraftmaschine 2, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, abgeführt werden können, einen Abgasstrang 3, der eine Abgasleitung 4 und zumindest eine Abgasbehandlungseinrichtung 5 aufweist, die in die Abgasleitung 4 eingebunden ist. Ferner umfasst die Abgasanlage 1 einen statischen Mischer 6, der ebenfalls in der Abgasleitung 4 angeordnet ist.

[0023] Vorzugsweise ist die Abgasbehandlungseinrichtung 5 als SCR-Katalysator ausgestaltet, der im Folgenden ebenfalls mit 5 bezeichnet wird. In diesem Fall ist der Mischer 6 stromauf des SCR-Katalysators 5 in der Abgasleitung 4 angeordnet. Darüber hinaus besitzt die hier gezeigte Abgasanlage 1 eine Einspritzeinrichtung 7, mit deren Hilfe ein flüssiges Reduktionsmittel 8 in den Abgasstrang 3 bzw. in die Abgasleitung 4 eingespritzt werden kann. Der Mischer 6 ist dabei stromab der Einspritzeinrichtung 7 in der Abgasleitung 4 positioniert. Mit anderen Worten, der Mischer 6 ist in der Abgasleitung 4 zwischen der Einspritzeinrichtung 7 und dem SCR-Katalysator 5 angeordnet.

[0024] Der Mischer 6 dient nun zum Durchmischen der mit dem eingespritzten Reduktionsmittel beladenen Abgasströmung innerhalb der Abgasleitung 4. Allgemein dient der Mischer 6 zum Durchmischen einer Strömung in einer die Strömung führenden Leitung (Abgasleitung 4).

[0025] Alternativ dazu kann die Abgasbehandlungseinrichtung 5 als Oxidationskatalysator ausgestaltet sein, der im Folgenden ebenfalls mit 5 bezeichnet wird. Stromab des Oxidationskatalysators 5 kann dann zweckmäßig ein Partikelfilter 19 in der Abgasleitung 4 als weitere Abgasbehandlungseinrichtung angeordnet sein. Dies ist bevorzugt bei einer als Dieselmotor ausgestalteten Brennkraftmaschine 2 der Fall. Dann handelt es sich beim Oxidationskatalysator 5 um einen Dieseloxidationskatalysator 5 oder kurz DOC 5, während das Partikelfilter 19 dann ein Dieselpartikelfilter 19 ist. Bei einer solchen Ausführungsform ist der Mischer 6 stromauf des Oxidationskatalysators 5 in der Abgasleitung 4 angeordnet. Darüber hinaus besitzt die Abgasanlage 1 dann wieder eine Einspritzeinrichtung 7, mit deren Hilfe nun ein flüssiger Kraftstoff 8 in den Abgasstrang 3 bzw. in die Abgasleitung 4 eingespritzt werden kann. Der Mischer 6 ist dabei stromab der Einspritzeinrichtung 7 in der Abgasleitung 4 positioniert. Mit anderen Worten, der Mischer 6 ist in der Abgasleitung 4 zwischen der Einspritzeinrichtung 7 und dem Oxidationskatalysator 5 angeordnet.

[0026] Der Mischer 6 dient nun zum Durchmischen der mit dem eingespritzten Kraftstoff 8 beladenen Abgasströmung innerhalb der Abgasleitung 4. Allgemein dient der Mischer 6 auch hier wieder zum Durchmischen einer Strömung in einer die Strömung führenden Leitung (Abgasleitung 4).

[0027] Der eingespritzte Kraftstoff 8 wird am Oxidationskatalysator 5 umgesetzt, wobei Wärme entsteht, die vom Abgas aufgenommen und zu nachfolgenden Komponenten der Abgasanlage 3 transportiert wird, um diese zum Beispiel bei einem Kaltstart rasch auf Betriebstemperatur aufzuheizen. Im gezeigten Beispiel kann die Wärme zum Partikelfilter 19 transportiert werden, um diesen auf eine Selbstentzündungstemperatur der darin eingelagerten Partikel aufzuheizen, um so eine Regeneration des Partikelfilters 19 anzustoßen.

[0028] Entsprechend Fig. 2 weist der Mischer 6 mehrere Leitschaufeln 9 auf. Diese können bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sternförmig angeordnet sein. Dabei kann der Mischer 6 einen Ringkörper 10 aufweisen, dessen, z.B. kreisförmiger, Außenquerschnitt komplementär zu einem Innenquerschnitt der Leitung 4 geformt ist. Von diesem Ringkörper 10 stehen die Leitschaufeln 9 im Beispiel radial nach innen ab. Bevorzugt lassen sich die Leitschaufeln 9 und der Ringkörper 10 aus einem einzigen Blechteil herstellen. Hierzu kann beispielsweise ein ebener Blechstreifen beschnitten bzw. gestanzt werden, um die Leitschaufeln 9 frei zu schneiden. Durch Abkanten bzw. Abwinkeln der Leitschaufeln 9 und durch Umformen des übrigen Blechstreifens kann dann der Ringkörper 10 mit den Leitschaufeln 9 und somit der Mischer 6 geformt werden. Zweckmäßig stehen die Leitschaufeln 9 vom Ringkörper 10 nur soweit nach innen ab, dass sie sich nicht gegenseitig berühren. Vorzugsweise ragen somit alle Leitschaufeln 9 mit einem Ende freistehend in den durchströmbaren Querschnitt hinein. Im montierten Zustand des Mischers 6 ragen die Leitschaufeln 9 somit freistehend in die Leitung 4 hinein. Im Beispiel sind zwei Leitschaufeln 9' mit abgeschrägten inneren Enden versehen und einander diametral gegenüberliegend angeordnet. Die übrigen Leitschaufeln 9 besitzen keine solchen abgeschrägten inneren Enden, sondern quer zur Schaufellängsrichtung verlaufende Stirnseiten. Die beiden Leitschaufeln 9' mit abgeschrägten Stirnseiten sind in ihrer Längsrichtung jeweils größer als ein Radius des Innenquerschnitts des Ringkörpers 10. Im Unterschied dazu sind die anderen Leitschaufeln 9 in ihrer Längsrichtung kürzer als der Radius des Ringkörpers 10.

[0029] Unabhängig davon, wie nun die Leitschaufeln 9 innerhalb des Mischers 6 angeordnet und/oder ausgestaltet sind, zeichnet sich der hier vorgestellte Mischer 6 dadurch aus, dass seine Leitschaufeln 9 aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt sind. Dabei sind die Leitschaufeln 9 mit Hilfe der Formgedächtnislegierung so konzipiert und konstruiert, dass sie unterhalb einer vorbestimmten Grenztemperatur zumindest eine Niedertemperaturform aufweisen und oberhalb dieser Grenztemperatur zumindest eine Hochtemperaturform aufweisen. Die Form der Leitschaufeln 9 bestimmt den Durchströmungswiderstand des Mischers 6. Die Niedertemperaturform ist nun so gewählt, dass sich ein höherer Durchströmungswiderstand ergibt als in der Hochtemperaturform. Mit anderen Worten, oberhalb der Grenztemperatur besitzt der Mischer 6 einen kleineren Durchströmungswiderstand als unterhalb der Grenztemperatur.

[0030] Die Formgedächtnislegierung für die Herstellung der Leitschaufeln 9 kann nun so gewählt sein, dass die Leitschaufeln 9 oberhalb der Grenztemperatur mit steigender Temperatur ihre Hochtemperaturform zunehmend in Richtung abnehmendem Durchströmungswiderstand verändern. Hierdurch ergibt sich quasi ein analoger Zusammenhang zwischen Temperaturänderung und Formänderung der Leitschaufeln 9.

[0031] Alternativ dazu kann die Formgedächtnislegierung zum Herstellen der Leitschaufeln 9 auch als Zweiformgedächtnislegierung ausgestaltet sein, derart, dass die Leitschaufeln 9 unterhalb der Grenztemperatur nur eine einzige Niedertemperaturform und oberhalb der Grenztemperatur nur eine einzige Hochtemperaturform aufweisen. Es ist klar, dass hierbei thermische Dehnungseffekte und Übergangszustände im Bereich der Grenztemperatur auszublenden sind. Ein derartiger Übergangsbereich kann beispielsweise ± 10% der Grenztemperatur umfassen. Durch diese Gestaltung ergibt sich quasi ein digitaler Zusammenhang zwischen Temperaturänderung und Formänderung. Es ist klar, dass auch grundsätzlich Mischformen oder Zwischenformen der hier beschriebenen analogen oder digitalen Zusammenhänge realisierbar sind.

[0032] In den Fig. 3a und 3b ist ein Neigungswinkel 11 eingetragen, den die jeweilige Leitschaufel 9 zumindest bei einem freistehenden inneren Endabschnitt 12 aufweist. Dieser Neigungswinkel 11 liegt dabei zwischen einer Leitungslängsrichtung 13, die sich koaxial zur Leitung 4 erstreckt und welche parallel zu der in der Leitung 4 geführten, durch einen Pfeil repräsentierten Strömung 14 verläuft, und einer Schaufellängsrichtung 15, mit der die jeweilige Leitschaufel 9 in den durchströmbaren Querschnitt hineinragt. Die Ausgestaltung der jeweiligen Leitschaufel 9 mit Hilfe der Formgedächtnislegierung kann nun z.B. so konzipiert sein, dass dieser Neigungswinkel 11 in der Fig. 3a gezeigten Niedertemperaturform größer ist als in der in Fig. 3b gezeigten Hochtemperaturform. Mit abnehmendem Neigungswinkel 11 sinkt der Umströmungswiderstand der jeweiligen Leitschaufel 9 und somit der Durchströmungswiderstand des Mischers 6.

[0033] Die Fig. 4a und 4b zeigen eine weitere Gestaltungsmöglichkeit, die zusätzlich oder alternativ zu der in Fig. 3a und 3b gezeigten Konfiguration realisierbar ist. In den Fig. 4a und 4b ist ein Anstellwinkel 16 eingetragen, den die jeweilige Leitschaufel 9 zumindest in einem in den Strömungsquerschnitt hineinragenden Endabschnitt 12 gegenüber der Leitungslängsrichtung 13 einnimmt. Gemessen ist dieser Anstellwinkel 16 dabei gegenüber einem Schaufelprofil 17, das sich quer zur Schaufellängsrichtung 15 erstreckt. Erkennbar kann nun die jeweilige Leitschaufel 9 in Verbindung mit der Formgedächtnislegierung so konzipiert sein, dass der Anstellwinkel 16 in der in Fig. 4a gezeigten Niedertemperaturform größer ist als in der in Fig. 4b gezeigten Hochtemperaturform. Mit abnehmendem Anstellwinkel 16 sinkt der Umströmungswiderstand der jeweiligen Leitschaufel 9 und somit der Durchströmungswiderstand des Mischers 6.

[0034] Eine derartige Veränderung des Anstellwinkels 16 am freistehenden Endabschnitt 12 der jeweiligen Leitschaufel 9 lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass die jeweilige Leitschaufel 9 entlang ihrer Schaufellängsrichtung 15 eine Verwindung besitzt. Eine derartige Verwindung charakterisiert sich dadurch, dass die verwundene Leitschaufel 9 radial außen, also insbesondere am Übergang zum Ringkörper 10 im Profil 17 einen anderen Anstellwinkel 16 aufweist als an ihrem innenliegenden Ende 12. Beispielsweise kann der Anstellwinkel 16 von außen nach innen abnehmen oder zunehmen. Diese Verwindungen können nun in der Niedertemperaturform anders sein als in der Hochtemperaturform. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Verwindung der jeweiligen Leitschaufel 9 in der Hochtemperaturform stärker ausgeprägt ist als in der Niedertemperaturform. Hierdurch kann zum Beispiel kann der Anstellwinkel 16 im Bereich des inneren Endes 12 beim Übergang in die Hochtemperaturform reduziert werden. Ebenso ist es möglich, dass die Verwindung beim Übergang von der Niedertemperaturform in die Hochtemperaturform ihr Vorzeichen ändert. Beispielsweise kann die jeweilige Leitschaufel 9 radial außen, also z.B. am Ringkörper 10, einen Anstellwinkel 16 von zum Beispiel 45° aufweisen, der sowohl in der Niedertemperaturform als auch in der Hochtemperaturform erhalten bleibt. In der Niedertemperaturform führt die Verwindung der jeweiligen Leitschaufeln 9 jedoch dazu, dass sich am inneren Ende 12 ein größerer Anstellwinkel 16 einstellt, von zum Beispiel 60°. Bei der Hochtemperaturform kann sich dagegen am inneren Ende 12 ein kleinerer Anstellwinkel 16 einstellen, der beispielsweise bei 30° liegen kann.

[0035] Die Fig. 3a und 3b machen dabei außerdem deutlich, dass die jeweilige Leitschaufel 9 in ihrer in Fig. 3a gezeigten Niedertemperaturform quer zur Leitungslängsrichtung 13, also in Richtung der Schaufellängsrichtung 15 weiter in den durchströmbaren Querschnitt der Leitung 4 hineinragt als in der Hochtemperaturform gemäß Fig. 3b. Beispielsweise repräsentiert die Leitungslängsrichtung 13 in den Fig. 3a und 3b eine Längsmittelachse der Leitung 4. Erkennbar ist nun das stirnseitige Ende der jeweiligen Leitschaufel 9 in der Niedertemperaturform gemäß Fig. 3a näher an dieser Längsmittelachse als in der Hochtemperaturform gemäß Fig. 3b.

[0036] Des Weiteren ist in den Fig. 3a und 3b durch einen Pfeil 18 eine Projektion angedeutet, die sich parallel zur Leitungslängsrichtung 13 erstreckt. Diese Projektion 18 der Leitschaufeln 9 erzeugt in der Niedertemperaturform gemäß Fig. 3a eine größere Projektionsfläche als in der Hochtemperaturform gemäß Fig. 3b.

Ansprüche

1. Statischer Mischer zum Durchmischen einer Strömung (14) in einer die Strömung (14) führenden Leitung (4), insbesondere einer Abgasanlage (1) einer Brennkraftmaschine (2), mit mehreren Leitschaufeln (9),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leitschaufeln (9) aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt sind, derart, dass sie unterhalb einer vorbestimmten Grenztemperatur zumindest eine Niedertemperaturform aufweisen und oberhalb der Grenztemperatur zumindest eine Hochtemperaturform aufweisen, die sich von der Niedertemperaturform durch einen reduzierten Durchströmungswiderstand des Mischers (6) unterscheidet.

2. Mischer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leitschaufeln (9) mit Hilfe der Formgedächtnislegierung so gestaltet sind, dass die Leitschaufeln (9) mit steigender Temperatur ihre Form zunehmend in Richtung abnehmendem Durchströmungswiderstand verändern.

3. Mischer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Formgedächtnislegierung als Zweiformgedächtnislegierung ausgestaltet ist, wobei die Leitschaufeln (9) mit Hilfe der Zweiformgedächtnislegierung so ausgestaltet sind, dass die Leitschaufeln (9) abgesehen von thermischen Dehnungseffekten und abgesehen von Übergangszuständen im Bereich der Grenztemperatur unterhalb der Grenztemperatur nur eine Niedertemperaturform und oberhalb der Grenztemperatur nur eine Hochtemperaturform aufweisen.

4. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

- dass die Leitschaufeln (9) zumindest in einem Schaufellängsabschnitt (12) zwischen der Leitungslängsrichtung (13) und einer Schaufellängsrichtung (15) einen Neigungswinkel (11) aufweisen, der in der Niedertemperaturform größer ist als in der Hochtemperaturform, und/oder

- dass die Leitschaufeln (9) zumindest in einem Schaufellängsabschnitt (12) zwischen der Leitungslängsrichtung (13) und einem quer zur Schaufellängsrichtung (15) verlaufenden Schaufelprofil (17) einen Anstellwinkel (16) aufweisen, der in der Niedertemperaturform größer ist als in der Hochtemperaturform, und/oder

- dass die Leitschaufeln (9) entlang ihrer Schaufellängsrichtung (15) eine Verwindung aufweisen, wobei sich die in der Hochtemperaturform vorliegende Verwindung von der in der Niedertemperaturform vorliegenden Verwindung hinsichtlich Verwindungsrichtung und/oder Verwindungsgröße voneinander unterscheiden.

5. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leitschaufeln (9) in ihrer Niedertemperaturform quer zur Leitungslängsrichtung (13) weiter in die Leitung (4) hineinragen als in ihrer Hochtemperaturform.

6. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leitschaufeln (9) in einer parallel zur Leitungslängsrichtung (13) orientierten Projektion in der Niedertemperaturform eine größere Projektionsfläche aufweisen als in der Hochtemperaturform.

7. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mischer (6) einen Ringkörper (10) aufweist, von dem die Leitschaufeln (9) radial nach innen abstehen.

8. Mischer nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leitschaufeln (9) und der Ringkörper (10) aus einem einzigen Blechteil gebildet sind, insbesondere durch Umformung hergestellt sind.

9. Mischer nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass alle Leitschaufeln (9) mit einem Ende freistehend in den durchströmbaren Querschnitt hineinragen.

10. Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, die einen Abgasstrang (3) mit einer Abgasleitung (4) und mit mindestens einer in die Abgasleitung (4) eingebundenen Abgasbehandlungseinrichtung (5) aufweist, wobei in der Abgasleitung (4) zumindest ein Mischer (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 angeordnet ist.

11. Abgasanlage nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abgasstrang (3) einen SCR-Katalysator (5) als Abgasbehandlungseinrichtung aufweist, wobei der Mischer (6) stromauf des SCR-Katalysators (5) in der Abgasleitung (4) angeordnet ist, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass eine Einspritzeinrichtung (7) zum Einspritzen eines flüssigen Reduktionsmittels (8) in den Abgasstrang (3) stromauf des Mischers (6) vorgesehen ist.

12. Abgasanlage nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abgasstrang (3) einen Oxidationskatalysator (5) als Abgasbehandlungseinrichtung aufweist, wobei der Mischer (6) stromauf des Oxidationskatalysators (5) in der Abgasleitung (4) angeordnet ist, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass eine Einspritzeinrichtung (7) zum Einspritzen eines flüssigen Kraftstoffs (8) in den Abgasstrang (3) stromauf des Mischers (6) vorgesehen ist, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass in der Abgasleitung (4) stromab des Oxidationskatalysators (5) ein Partikelfilter (19) angeordnet ist.

Zeichnung